Đồng hồ chính dựa trên Arduino dành cho trường học: 9 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:37

Nếu trường học của bạn hoặc trường học trẻ em hoặc địa điểm khác sử dụng đồng hồ chính trung tâm bị hỏng, bạn có thể có quyền sử dụng thiết bị này. Tất nhiên là có sẵn đồng hồ chính mới, nhưng ngân sách của trường đang bị áp lực rất lớn, và nó thực sự là một dự án thỏa mãn nếu bạn có các kỹ năng cần thiết.

Đồng hồ chính này điều khiển các tín hiệu được gửi đến đồng hồ phụ và giữ cho chúng được đồng bộ hóa. Phần sụn trong đồng hồ hiện hỗ trợ giao thức đồng bộ hóa Giờ Quốc gia. Đồng hồ chính cũng điều khiển chuông có thể được đặt vào các thời điểm đã định trong ngày. Phần sụn trong đồng hồ hiện hỗ trợ hai vùng chuông (chuông trong nhà và ngoài trời). Phần sụn trong đồng hồ cũng tự động điều chỉnh theo thời gian tiết kiệm ánh sáng ban ngày (có thể tắt điều này). Thư viện này cũng có thể hữu ích cho các dự án đồng hồ khác (hãy đảm bảo bạn cũng có được thư viện DateTime đã sửa đổi). Đồng hồ được thiết lập bằng cách kết nối nó với máy tính qua cổng USB Arduino và chạy chương trình điều khiển Java với giao diện GUI. Khi thời gian đã được đặt và lịch chuông được tải, máy tính có thể bị ngắt kết nối. Thiết kế của đồng hồ nhấn mạnh sự đơn giản, tối thiểu các nút điều khiển. Mọi thiết lập phức tạp đều được xử lý tốt hơn bằng cách chạy chương trình điều khiển trên máy tính và kết nối tạm thời với đồng hồ. Hình ảnh hiển thị bảng điều khiển phía trước của đồng hồ. Công tắc cho phép tắt hoàn toàn chuông nếu không muốn đổ chuông (ngày lễ, ngày đào tạo giáo viên, v.v.) Các đèn LED thường có màu xanh lục, bất kỳ điều gì khác cho thấy trạng thái bất thường.

Bước 1: Tìm hiểu về chiếc đồng hồ chính mà bạn đang thay thế

Đồng hồ chính được thay thế trong dự án này là "Đồng hồ chính Rauland 2490". Nó đã ngừng hoạt động trong một cơn bão với sấm sét lớn. Các đồng hồ phụ di chuyển rất nhanh (tín hiệu đồng bộ hóa liên tục), và đồng hồ chính sau đó đã tắt. Do đó, các đồng hồ trong trường đều hiển thị cùng thời gian, nhưng đều sai, và luôn sai. Điều này chứng tỏ rằng cụm từ "thậm chí một chiếc đồng hồ bị hỏng chạy đúng hai lần một ngày" là sai. các khu vực được sử dụng cho chuông (trong nhà, ngoài trời, các tòa nhà khác nhau, v.v.) Trường học của bạn (hoặc địa điểm khác) thậm chí có thể có tài liệu dưới dạng sơ đồ đi dây. Những điều này có thể rất hữu ích khi cài đặt đồng hồ mới.

Bước 2: Bạn cần những vật dụng này

Hình ảnh cho thấy một số thành phần bạn sẽ cần. Bạn sẽ cần nhiều hơn nữa. Xin vui lòng để lại một ghi chú nếu tôi quên một cái gì đó. Thật không may, hướng dẫn này được xây dựng sau khi thực tế, vì vậy tôi không có tất cả các hình ảnh mà tôi muốn. * Arduino (hoặc tương tự) với Atmel '328 và kết nối USB (Duemilanove là hoàn hảo) * Wart âm tường 12v (giả sử 250 mA, tùy thuộc vào số lượng rơ le bạn sẽ sử dụng) * Pin 9V, giá đỡ và đầu nối * Đèn LED (một màu xanh lá cây, hai màu đỏ / xanh lá cây) * điốt * điện trở * rơle (một cho mỗi vùng chuông và một hoặc nhiều hơn cho tín hiệu đồng bộ hóa) * LCD (màn hình tiêu chuẩn 2x20 ký tự HD44780 tương thích) * vỏ phù hợp (lớn, vừa và các hộp dự án nhỏ) * phích cắm và giắc cắm cho nguồn (ví dụ: 5,5 / 2,1 mm) * nhiều vít và phần cứng linh tinh khác nhau Máy tính có cài đặt * Arduino IDE (với các thư viện cần thiết, xem bước 5) * chương trình Điều khiển Đồng hồ Chính dựa trên Java (và môi trường thời gian chạy Java và thư viện rxtx) * Có sẵn cổng USB * Cáp USB để kết nối với Arduino * thời gian được đặt ở mức hợp lý

Bước 3: Đặt nó lại với nhau phần cứng

Tôi đã sử dụng ba hộp dự án * một hộp lớn cho thiết bị điện tử * một hộp trung bình cho các mạch rơ le (kết hợp điện áp thấp và điện áp cao) * một hộp nhỏ cho các kết nối điện áp cao Tạo lỗ trên hộp để vít có thể giữ chúng với nhau. Cũng tạo các lỗ để dây có thể đi qua giữa các hộp. Hộp nhỏ cũng cần có các lỗ để có thể móc dây điện lên để lắp đặt. Hộp trung bình cần một lỗ để gắn giá đỡ pin 9V, hộp lớn cần có lỗ cho đầu nối USB của Arduino và một lỗ cho giắc cắm nguồn. Nắp / đỉnh của hộp lớn cũng cần có lỗ cho đèn LED, công tắc và màn hình LCD.

Bước 4: Xây dựng thiết bị điện tử

Sơ đồ sẽ sớm được bổ sung!

Bước 5: Phần mềm cơ sở Arduino

Tải bản phác thảo Arduino "Master Clock Firmware" vào Arduino IDE. Bạn cũng sẽ cần cài đặt một số thư viện khác (nếu bạn chưa cài đặt chúng) * DateTime (sử dụng phiên bản sửa đổi đính kèm tại đây) * DaylightSavings (xem bước tiếp theo) * DateTimeStrings * Flash * Streaming * LiquidCrystal (đi kèm với IDE) Các thư viện cùng với mã làm cho bản phác thảo quá lớn để phù hợp với Arduino ATmega128, đó là lý do tại sao cần có '328. Có lẽ nếu bạn loại bỏ một số mã mà bạn không cần cho dự án của mình, nó có thể phù hợp.

Bước 6: Thư viện DaylightSavings

Đây là một thư viện tùy chọn hoạt động cùng với thư viện DateTime đã sửa đổi. Nếu các thay đổi về tiết kiệm ánh sáng ban ngày của bạn không giống với chế độ sau năm 2007 của Hoa Kỳ, thì bạn chỉ cần sửa đổi một chức năng duy nhất nằm trong tệp riêng của nó. Trên thực tế, khi cung cấp nhiều tệp cho các ngôn ngữ khác nhau, tất cả chúng đều có thể được phân phối và chọn bằng cách sử dụng một tệp đúng. Điều này giới hạn số lượng mã được tạo cho thư viện này.

Bước 7: Chương trình điều khiển Java

Hình ảnh này hiển thị ảnh chụp màn hình của chương trình Java Master Clock Control đang chạy. Đầu tiên và quan trọng nhất, nó được sử dụng để đặt thời gian trên bảng Arduino.

Có thể giao tiếp với Đồng hồ chính bằng công cụ nối tiếp của Arduino IDE.

Bước 8: Cài đặt

Nếu bạn không chắc chắn về các biện pháp phòng ngừa an toàn cần thiết khi lắp đặt đồng hồ cũ mới, có lẽ bạn nên tham khảo ý kiến của một thợ điện. Cách dễ dàng nhất để cài đặt đồng hồ chính mới là chỉ cần bỏ qua các kết nối của đồng hồ chính cũ. Ví dụ: nếu có một đầu cuối trên đồng hồ chính cũ kéo xuống đất khi tín hiệu đồng bộ "bật", thì hãy kết nối dây này với đầu cuối đồng bộ của đồng hồ chính mới. Mặt còn lại của thiết bị đầu cuối đồng bộ sau đó nên được kết nối với đất để khi rơle kết nối dây với đất cũng đạt được hiệu quả tương tự. Ngoài ra, các đầu nối rơle có thể được kết nối với dây nóng (120 hoặc 24V AC tùy thuộc vào thông số kỹ thuật của đồng hồ phụ) và sau đó đến dây đồng bộ. Nó thực sự phụ thuộc vào cấu hình của hệ thống hiện có và mức độ bạn sẵn sàng làm bẩn tay.

Bước 9: Nó hoạt động

Đồng hồ chính mới đã được lắp đặt và đang hoạt động bình thường tại một trường tiểu học thực tế. Đây là một cách tuyệt vời để tất cả các giáo viên biết bạn là ai. Những đứa trẻ ngẫu nhiên sẽ đến gặp bạn và cảm ơn bạn đã "sửa đồng hồ". Có, mọi người thậm chí sẽ tiếp cận bạn trong cửa hàng tạp hóa địa phương và cảm ơn bạn! Tất nhiên, chìa khóa của họ ở đây không phải là thay thế đồng hồ chính bị hỏng ngay lập tức, mà là đợi một thời gian trước khi thực hiện. Đồng hồ chính đã xử lý quá trình chuyển đổi từ tiết kiệm ánh sáng ban ngày sang thời gian tiêu chuẩn vào ngày 1 tháng 11 năm 2009. Đồng hồ chính hiển thị thời gian chính xác, nhưng đồng hồ phụ thì không. Điều này là do sự cố dây điện (lỗi) trong đó rơ le tín hiệu đồng bộ hóa chỉ lấy điện từ pin và pin quá yếu. Điều này đã được khắc phục và bây giờ vấn đề tiêu hao pin cũng đã được khắc phục.